Ejercicio P4 · Física Selectividad Cataluña Setembre Serie 3 2024

P4) L'experiment d'Oersted fet el 1820 (figura 1) consisteix en un fil conductor paral·lel a la component horitzontal del camp magnètic terrestre per on passa un corrent elèctric i una agulla magnètica just a sobre o a sota del fil. Oersted observà que l'orientació de l'agulla canviava si el fil connectat estava situat a sobre o a sota de l'agulla.

En la figura 2 no sabem si el fil conductor està situat per sobre o per sota de la brúixola.

a)

Representeu sobre l'agulla de la brúixola del dibuix b de la figura 2 els vectors del camp magnètic terrestre ($B_{\text{Terra}}$) i del camp magnètic generat pel fil ($B_{\text{fil}}$). Argumenteu si la brúixola del dibuix b de la figura 2 està situada a sobre o a sota del fil conductor en aquest cas. [1,25 punts]

A sobre

A sota

b)

En aquest muntatge experimental, la separació entre la brúixola i el fil és de $10\text{ cm}$. Observem que l'agulla de la brúixola forma un angle de $45^\circ$ amb la direcció del corrent elèctric quan circulen $20\text{ A}$ pel fil conductor. Calculeu la component horitzontal del camp magnètic terrestre ($B_{\text{Terra}}$). [1,25 punts]

DADES:

El mòdul del camp magnètic creat per un fil infinit per on circula un corrent $I$ a una distància $r$ del fil és $B = \dfrac{\mu_0 I}{2\pi r}$.

$\mu_0 = 4\pi \times 10^{-7}\text{ T}\cdot\text{m}\cdot\text{A}^{-1}$.